一种处理农村生活污水的人工湿地系统技术方案

本发明专利技术提供了一种处理农村生活污水的人工湿地系统，包括微生物燃料电池湿地模块，微生物燃料电池湿地模块由下至上依次包括防渗底层、污水分布层、阳极层、绝缘填料层、气体分布层、阴极层和种植基质层；阳极层包括上层、夹心层和下层，上层和下层均为具有网孔的板状阳极材料，上层和下层电连接，夹心层为活性微生物层，夹心层填充在所述上层和下层之间；阴极层包括具有网孔的板状材料；气体分布层分布的气体中含有氧气；阳极层和阴极层通过导线连接外电路构成闭合电路。本发明专利技术的处理农村生活污水的人工湿地系统对于生活污水中有机物、氮、磷的去除率高，电能的转化率高，建设成本低。

A constructed wetland system for rural domestic sewage treatment

【技术实现步骤摘要】
一种处理农村生活污水的人工湿地系统
本专利技术属于水处理
，具体涉及一种处理农村生活污水的人工湿地系统。
技术介绍
随着我国农村经济和农村生活方式的发展变化，造成了农村生活污水排放量越来越多，农村污水引起的环境污染日趋加重。我国农村生活污水的基本特征表现为：量小且分散，排放系数低；水中悬浮物、氨氮和总磷等污染物的浓度低；成分复杂，可生化性强；间歇排放，具有规律性；重金属等有毒有害物质少等。结合我国国情，我国大多数农村生活污水大都采用先将污水进行预处理(发酵处理)，经过预处理后的污水，采用人工湿地、生物接触氧化法、生物浮岛、土地渗滤和稳定塘等技术处理，这些组合工艺的运用在国内比较多。其中，由于建设和运行成本低、维护简便、脱氮除磷效果好并兼具美学价值等优势，人工湿地受到广泛的关注和研究。按照污水水流方向的不同，人工湿地可分为地表流湿地、潜流湿地和垂直流湿地，这几种型式的人工湿地能够高效的去除农村生活污水中大有机物、氮、磷等。但是，表流人工湿地主要依赖水生植物的根茎拦截及跟根茎上生物膜的降解作用来实现污染物去除，一般水位较浅，因而水力负荷较大、净化能力有限、卫生条件较差，当前很少采用；潜流人工湿地与垂直潜流人工湿地出水水质较好，但构造较为复杂，占地面积较大，尤其是容易受到季节影响，且在污水进水前需设置预处理装置，否则极易堵塞。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种处理农村生活污水的人工湿地系统。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种处理农村生活污水的人工湿地系统，包括微生物燃料电池湿地模块，所述微生物燃料电池湿地模块由下至上依次包括防渗底层、污水分布层、阳极层、绝缘填料层、气体分布层、阴极层和种植基质层；所述阳极层包括上层、夹心层和下层，所述阳极层的上层和下层均为具有网孔的板状阳极材料，所述阳极层的上层和下层电连接，所述夹心层为活性微生物层，所述夹心层填充在所述阳极层的上层和下层之间；所述阴极层包括具有网孔的板状材料；所述气体分布层分布的气体中含有氧气；所述阳极层和所述阴极层通过导线连接外电路构成闭合电路。上述的处理农村生活污水的人工湿地系统结合湿地种植基质层的吸附作用和构成的微生物燃料电池，可以将污水中的化学能转化为电能，并且同时去除污水中的有机物、氮、磷，既实现了生活污水的处理，而且具有节能降耗的目的，上述的处理农村生活污水的人工湿地系统对有机物、氮、磷的去除率高，处理后的水质好，电能的转化率高，并且可以用于农村生活污水的处理，建设成本低。优选地，所述阴极层由呈矩形螺旋线型或由上而下的之字形排列的具有网孔的板状材料组成。上述的处理农村生活污水的人工湿地系统的阴极层的具有网孔的板状材料呈矩形螺旋线型或由上而下的之字形排列提高了处理农村生活污水的人工湿地系统对污水中的有机物、氮、磷的去除率，提高了电能转化率。优选地，所述由呈矩形螺旋线型或由上而下的之字形排列的具有网孔的板状材料之间的间距为20～50cm。优选地，所述矩形螺旋线型或由上而下的之字形排列的具有网孔的板状材料之间填充有粒径为10～16mm的砂砾。优选地，所述气体分布层中设置有气体管路，所述气体管路设置有位于所述气体分布层中均匀分布的气体出口，所述气体管路还连通有通气管，所述通气管设置有进气口，所述进气口与大气连通。上述的处理农村生活污水的人工湿地系统可以由阴极层直接利用大气中的氧气，降低了气体的供应成本。优选地，所述进通气管设置有与所述进气口投影相对的通气帽。所述通气帽可以避免杂物和水进入通气管。优选地，所述污水分布层包括粗砂填料和污水分布管，所述污水分布管埋设在所述粗砂填料中，所述污水分布管均匀设置有污水出口，所述污水出口位于所述污水分布层中，所述粗砂填料的粒径为50～60mm。上述的处理农村生活污水的人工湿地系统使得污水能够均匀的分布在阳极层的下方，并且不断的通过阳极层到达阴极层，提高了对污水中的有机物、氮、磷的去除率，提高了电能转化率。优选地，所述微生物燃料电池湿地模块设置有进水口和出水口，所述微生物燃料电池湿地模块的进水口与所述污水分布管连通，所述微生物燃料电池湿地模块的出水口设置在所述阴极层上方。优选地，所述绝缘填料层的填料为20～40mm的砂砾。基质粒径越小其微生物丰富性和均匀性越好，所以COD、硝酸盐氮去除率高，但是基质粒径较大的系统的产电菌数量更多，所以产电性能更好，专利技术人经过研究发现，上述的处理农村生活污水的人工湿地系统选取基质尺寸的大小使得上述处理农村生活污水的人工湿地系统更好的平衡了COD、硝酸盐氮去除率和产电性能。优选地，所述微生物燃料电池湿地模块还包括侧面防渗层，所述侧面防渗层与所述防渗底层一体成型将所述微生物燃料电池湿地模块的底面和侧面包围。上述的处理农村生活污水的人工湿地系统避免了污水的泄露而渗透入地下，而是依次通过阳极层、绝缘填料层、气体分布层、阴极层和种植基质层，提高了处理效率。优选地，所述阳极层的上层和下层的材料为石墨毡、MnO2改性石墨毡或者纳米零价铁改性石墨毡；所述阴极层为不锈钢网；所述种植基质层上种植有湿地植物；所述阳极层的夹心层的活性微生物为厌氧微生物或者电活性微生物。上述的处理农村生活污水的人工湿地系统的湿地植物除了能够从待处理污水中吸收无机磷、氮及重金属等多种污染物作为自身生长所需的营养源外，湿地植物的根际效应所提供的氧气和分泌物为人工湿地微生物的生长提供了必要的营养物质与能量，对根际微生物活性、种群结构及空间分布产生影响，进而影响有机污染物、重金属以及营养元素等污染物的降解和去除效果，厌氧条件下完全氧化有机物成CO2，然后把氧化过程中产生的电子通过电子传递链传递到电极上产生电流的微生物，同时微生物在电子传递过程中获得能量支持生长。如产甲烷微生物)。优选地，所述湿地植物为旱伞草、菖蒲、水烛或者芦竹。上述的处理农村生活污水的人工湿地系统的选用的湿地植物具有以下优点，根际生物膜最大，对水的阻力大且促进吸附磷的微生物的生长；根际效应更好，根际效应能够为电化学活性菌的生长提供更多的有机物；电化学活性菌更多，可通过电化学活性菌产生更多的生物电；更多的生物量能够降低内阻，从而促进生物电的生产。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种处理农村生活污水的人工湿地系统，本专利技术的处理农村生活污水的人工湿地系统结合湿地种植基质层的吸附作用和构成的微生物燃料电池，可以将污水中的化学能转化为电能，并且同时去除污水中的有机物、氮、磷，既实现了生活污水的处理，而且具有节能降耗的目的，上述的处理农村生活污水的人工湿地系统对有机物、氮、磷的去除率高，处理后的水质好，电能的转化率高，并且可以用于农村生活污水的处理，建设成本低。附图说明图1为本专利技术实施例的处理农村生活污水的人工湿地系统的示意图。图2为本专利技术实施例的处理农村生活污水的人工湿地系统的阳极层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理农村生活污水的人工湿地系统，其特征在于，包括微生物燃料电池湿地模块，所述微生物燃料电池湿地模块由下至上依次包括防渗底层、污水分布层、阳极层、绝缘填料层、气体分布层、阴极层和种植基质层；/n所述阳极层包括上层、夹心层和下层，所述阳极层的上层和下层均为具有网孔的板状阳极材料，所述阳极层的上层和下层电连接，所述夹心层为活性微生物层，所述夹心层填充在所述阳极层的上层和下层之间；/n所述阴极层包括具有网孔的板状材料；/n所述气体分布层分布的气体中含有氧气；/n所述阳极层和所述阴极层通过导线连接外电路构成闭合电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种处理农村生活污水的人工湿地系统，其特征在于，包括微生物燃料电池湿地模块，所述微生物燃料电池湿地模块由下至上依次包括防渗底层、污水分布层、阳极层、绝缘填料层、气体分布层、阴极层和种植基质层；
所述阳极层包括上层、夹心层和下层，所述阳极层的上层和下层均为具有网孔的板状阳极材料，所述阳极层的上层和下层电连接，所述夹心层为活性微生物层，所述夹心层填充在所述阳极层的上层和下层之间；
所述阴极层包括具有网孔的板状材料；
所述气体分布层分布的气体中含有氧气；
所述阳极层和所述阴极层通过导线连接外电路构成闭合电路。


2.根据权利要求1所述的处理农村生活污水的人工湿地系统，其特征在于，所述阴极层由呈矩形螺旋线型或由上而下的之字形排列的具有网孔的板状材料组成。


3.根据权利要求2所述的处理农村生活污水的人工湿地系统，其特征在于，所述由矩形螺旋线型或由上而下的之字形排列的具有网孔的板状材料之间的间距为20～50cm。


4.根据权利要求2所述的处理农村生活污水的人工湿地系统，其特征在于，所述矩形螺旋线型或由上而下的之字形排列的具有网孔的板状材料之间填充有粒径为10～16mm的砂砾。


5.根据权利要求1所述的处理农村生活污水的人工湿地系统，其特征在于，所述气体分布层中设置有气体管路，所述气体管路设置有位于所述气体分布层中均匀分布的气体出口，所述气...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓永，谢永新，李锐敬，陈益成，雒怀庆，干仕伟，曹姝文，黄睦凯，周文栋，许嘉辉，杨炜雯，王志刚，谢慧昌，谢溢明，蒋琴，
申请(专利权)人：广州市环境保护工程设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44